作为先进的高温防护涂层,热障涂层技术对高性能航空发动机和燃气轮机的重要性不言而喻。纳米结构和稀土锆酸盐热障涂层是未来高性能超高温热障涂层材料的重要发展方向。本文以质量分数为8%Y2O3稳定氧化锆（8YSZ）和La2（Zr0.75Ce0.25）2O7（LCZ）纳米粉末作为原料,通过纳米粉体造粒调控技术成功制备出两种等离子喷涂用纳米结构喂料,设计并制备出纳米结构LCZ/8YSZ双陶瓷热障涂层,并与传统结构和纳米结构8YSZ热障涂层进行对比,系统研究纳米LCZ涂层和纳米8YSZ热障涂层的形成机理、力学性能、热学性能及高温 CaO-MgO-Al2O3-SiO2（CMAS）腐蚀性能。制备态8YSZ和LCZ喂料呈球形形貌,喂料表面光滑且内部致密,喂料处于自由流状态且其粒度满足等离子喷涂要求。两种喂料的晶粒尺寸仍保持纳米结构。纳米结构8YSZ喂料的相结构为非平衡转变四方相即t’相（t’-8YSZ）,纳米LCZ喂料的相结构为烧绿石相（P相）。采用大气等离子喷涂方法,在K417G高温合金基体上制备出上述三种类型的热障涂层。对喷涂态纳米热障涂层进行显微组织及物相分析,结果表明,纳米8YSZ涂层和纳米LCZ涂层的组织呈现双模态分布。纳米8YSZ涂层“splat”内部由柱状纳米晶组成,涂层柱状晶生长取向为[101]方向。纳米8YSZ涂层t’相主要是由未熔t’相纳米结构喂料与t’相喂料经过熔融后快速凝固组成。纳米LCZ涂层“splat”柱状纳米晶生长取向为[111]方向。纳米结构LCZ涂层的物相为萤石相（F-LCZ）相和少量的t-ZrO2,揭示等离子喷涂纳米结构LCZ涂层原位自增韧机理。构筑了两种纳米结构热障涂层的形成过程模型。采用纳米压痕技术和拉伸结合强度测试对热障涂层进行力学性能分析。结果表明,纳米8YSZ涂层的弹性模量和纳米硬度对熔化区敏感,纳米LCZ涂层的弹性模量和纳米硬度对未熔区敏感。传统和纳米热障涂层的塑性压痕功对组织敏感。传统8YSZ涂层的塑性压痕功与压痕总功比值（MDP）为0.58±0.04,纳米8YSZ涂层MDP值为0.62±0.05,纳米LCZ涂层MDP值为0.67±0.04。纳米结构8YSZ涂层和双陶瓷LCZ/8YSZ相对于传统结构8YSZ涂层具有较高的结合强度,双陶瓷型LCZ/8YSZ涂层结合强度略低于纳米结构8YSZ涂层,分析了纳米热障涂层的强韧化机理。对纳米热障涂层的热学与CMAS腐蚀性能进行分析。结果表明,纳米8YSZ涂层热膨胀系数高于传统8YSZ涂层,纳米LCZ涂层热膨胀系数低于纳米8YSZ涂层。三种涂层的热导率随着测试温度的提高（室温至1473K）而降低且传统8YSZ涂层的热导率最大,纳米LCZ涂层的热导率最小。三种热障涂层的隔热效果随着测试温度的升高而增加,且纳米双陶瓷LCZ/8YSZ热障涂层的隔热效果优于纳米8YSZ热障涂层,纳米8YSZ涂层的隔热效果优于传统8YSZ热障涂层。在1200℃下,纳米LCZ/8YSZ热障涂层的隔热温度为145K,纳米8YSZ热障涂层的隔热效果为120K,传统8YSZ热障涂层的隔热效果为90K。纳米双陶瓷LCZ/8YSZ热障涂层可在一定程度上阻止高温CMAS硅酸盐腐蚀。然而,纳米和传统8YSZ热障涂层无法抗CMAS腐蚀且纳米结构能够延缓CMAS的腐蚀速率。在高温CMAS腐蚀过程中,LCZ顶层与CMAS反应形成致密的磷灰石相和钙长石相以及立方相氧化锆,进一步抑制CMAS渗透,从而延长涂层的服役寿命。传统和纳米8YSZ热障涂层的失效机理主要是高温CMAS在渗透过程中发生热应力作用。